一种钴基高温合金带箔材及其制备方法技术

一种钴基高温合金带箔材及其制备方法，属于金属压延加工技术领域。合金组分质量百分比C：0.05％～0.15％，Cr：19.0％～21.0％，Ni：9.0％～11.0％，Mn：1.0％～2.0％，W：14.0％～16.0％，Fe：≤3％，Mo：0.2％～1.0％，Si：≤0.40％，P：≤0.04％，S:≤0.03％，其余为Co。合金经过真空+电渣冶炼以及常规锻造、热轧及冷轧,冷轧中间退火温度1150℃～1230℃，保温时间1～5分钟；冷轧成品后采用850℃～1080℃温度的退火，保温时间1～5分钟；中间及成品冷轧变形量控制在15％～45％；冷轧中间及成品退火在纯氢气保护的光亮连续退火炉进行。优点在于，获得强韧性匹配良好的高强高塑性合金带箔材。

A cobalt base superalloy strip foil and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种钴基高温合金带箔材及其制备方法
本专利技术属于金属压延加工
，特别涉及一种钴基高温合金带箔材制备方法。
技术介绍
CoNiCrW合金是以20％Cr和15％W固溶强化的钴基高温合金，具有较优异的抗热腐蚀性，在815℃以下具有中等的持久和蠕变强度，良好的耐磨特性及具有满意的成型、焊接等工艺性能等综合性能，成为了目前国内外应用最广泛的钴基变形高温合金之一。但目前常规生产使用的带箔材为高温固溶处理后的固溶态，具有良好的塑性和高温持久性能，但强度较低。而某些特殊应用领域急需一种高强度且具有良好塑性的合金带箔材。目前CoNiCrW合金常规生产使用带箔材为固溶状态，在冷轧后进行1180℃～1230℃温度的高温退火，其室温抗拉强度无法满足某特定领域高强度高塑性的要求。因此有必要寻求一种高强且具有良好塑性的带箔材加工方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种钴基高温合金带箔材及其制备方法,获得了高强高塑性的钴基高温合金带箔材,较传统生产的带箔材室温拉伸屈服强度高80％以上，同时室温拉伸延伸率仍保持不小于20％。本专利技术的钴基高温合金带箔材的组分质量百分比C：0.05％～0.15％，Cr：19.0％～21.0％，Ni：9.0％～11.0％，Mn：1.0％～2.0％，W：14.0％～16.0％，Fe：≤3％，Mo：0.2％～1.0％，Si：≤0.40％，P：≤0.04％，S:≤0.03％，余量为Co。该钴基高温合金带箔材经过真空+电渣冶炼以及常规锻造、热轧及冷轧,冷轧中间退火温度1150℃～1230℃，保温时间1～5分钟；冷轧成品后采用850℃～1080℃温度的退火，保温时间1～5分钟；中间及成品冷轧变形量控制在15％～45％；冷轧中间及成品退火在纯氢气保护的光亮连续退火炉进行，获得强韧性匹配良好的高强高塑性合金带箔材。本专利技术的钴基高温合金带箔材制备方法包括以下步骤：(1)合金冶炼：根据合金的组分及质量百分比为C：0.05％～0.15％，Cr：19.0％～21.0％，Ni：9.0％～11.0％，Mn：1.0％～2.0％，W：14.0％～16.0％，Fe：≤3％，Mo：0.2％～1.0％，Si：≤0.40％，P：≤0.04％，S:≤0.03％，其余为Co进行配料，将原料投入真空感应熔炼炉进行熔炼，浇注电极；在电渣炉进行二次熔炼得到合金锭；(2)热加工：将冶炼所得合金锭进行锻造和热轧，得到带坯；(3)修磨：将带坯用砂轮或砂带进行修磨精整；(4)冷轧：将带坯在多辊冷轧机进行伴有中间退火的多个轧程冷轧开坯及精轧成品；中间及成品变形量控制在15％～45％；中间退火在纯氢气保护的光亮连续退火炉进行，退火温度1150℃～1230℃，保温时间1～5分钟；(5)成品退火：带箔材成品退火在氢气保护的光亮连续退火炉进行，退火温度850℃～1080℃，保温时间1～5分钟。本专利技术进一步控制合金组分质量百分比C：0.08％～0.12％，Cr：19.0％～20.0％，Ni：10.0％～10.6％，W：14.5％～15.5％，Mn：1.0％～2.0％，Fe：1.5％～2.8％，Mo：0.2～0.8％，Si：≤0.40％，P：≤0.04％，S:≤0.03％，Co余。进一步的，将带坯在多辊冷轧机进行伴有中间退火的多个轧程冷轧开坯及精轧成品；中间及成品变形量控制在20％～40％。进一步的，钴基高温合金带箔材冷轧中间退火温度1160℃～1200℃，保温时间1～5分钟。进一步的，钴基高温合金带箔材成品退火温度850℃～1000℃，保温时间1～5分钟。本专利技术的技术原理：C元素是一种固溶强化元素，更是重要的碳化物形成元素，碳化物其在变形钴基高温合金中起着重要的强化作用，也在合金的组织控制中起着重要的作用，保有一定数量的碳化物是保证合金强度的必要条件，试验证实，本专利技术涉及合金C含量在0.07％以下，合金强度明显降低，而过高的碳含量易形成大量的碳化物，这对合金的加工制备不利，经过试验研究，本专利技术优选合金C含量范围为0.08％～0.12％；Cr元素是保证合金抗氧化、耐蚀性能的必要元素，同时也是固溶强化元素和碳化物形成元素，但Cr是促使钴基合金HCP相转变元素，因此本专利技术优选Cr元素含量范围为19％～20％；W是重要的固溶强化元素和碳化物形成元素，同时也是促使钴基合金HCP相转变元素，本专利技术优选W元素含量范围为14.5％～15.5％；Mo是重要的固溶强化元素和碳化物形成元素，同时也是促使钴基合金HCP相转变元素，本专利技术在原CoNiCrW合金基础上增加并优选Mo元素含量范围为0.2％～0.8％；Ni是钴基合金中有效的稳定奥氏体元素，本专利技术优选Ni元素含量范围为10.0％～10.6％；过高的Fe元素在钴基合金中促使形成有害相，但少量的Fe能够稳定奥氏体基体，因此本专利技术优选Fe元素含量范围为1.5％～2.8％。本专利技术涉及合金带箔材传统使用状态为固溶态，即冷轧后经过1180℃～1230℃温度的退火，经过高温固溶后的合金，晶粒较大，碳化物很少，室温抗拉强度无法满足特定领域高强度的要求。本专利技术在合金带箔材冷加工开坯阶段采用较高的退火温度进行退火，溶解掉大块碳化物，获得更加均匀的组织并控制适度大小的晶粒组织，获得高塑性，保证带箔材良好轧制成型，冷轧成品后采用相对低的温度退火，获得细晶及细小弥散碳化物强化的合金组织，从而获得高塑性与高强度的良好匹配。与已有的技术比较，本专利技术具有以下优点：1)本方法针对特定用途，在传统钴基高温合金基础上进行成分优化和工艺调整，制备出了一种新的高强高塑性钴基高温合金带箔材。2)本专利技术高强高塑性钴基高温合金带箔材室温拉伸屈服强度不低于900MPa，抗拉强度不低于1300MPa，较传统生产的带箔材室温拉伸屈服强度高80％以上，同时室温拉伸延伸率仍保持不小于20％。具体实施方式下面结合实施例进一步说明本专利技术的技术方案。对比例1：试验合金成分及室温拉伸性能见表1。按照传统制备方法制备钴基高温合金带材。真空感应+电渣重熔成锭后锻造、热轧成5mm厚度带坯，修磨后经过中间退火的多个轧程最终冷轧到0.5mm带材成品，再经过固溶处理。冷轧中间退火及成品退火处理为1190℃/5分钟光亮连续退火。冷轧开坯变形量为35％，冷轧成品变形量为35％。对比例2：试验合金成分及室温拉伸性能见表1。真空感应+电渣重熔成锭后锻造、热轧成5mm厚度带坯，修磨后经过中间退火的多个轧程最终冷轧到0.5mm带材成品，再经过退火处理。冷轧中间退火制度为1170℃/5分钟光亮连续退火，成品退火处理为900℃/5分钟光亮连续退火。冷轧开坯变形量为35％，冷轧成品变形量为35％。实施例1：试验合金成分及室温拉伸性能见表1。真空感应+电渣重熔成锭后锻造、热轧成5mm厚度带坯，修磨后经过中间退火的多个轧程最终冷轧到0.5mm带材成品，再经过退火处理。冷轧中间退火制度为1170℃/5分钟光亮连续退火，成品退火处理为900℃/5分钟光亮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强高塑性的钴基高温合金带箔材，其特征在于，组分质量百分比为：C：0.05％～0.15％，Cr：19.0％～21.0％，Ni：9.0％～11.0％，Mn：1.0％～2.0％，W：14.0％～16.0％，Fe：≤3％，Mo：0.2％～1.0％，Si：≤0.40％，P：≤0.04％，S:≤0.03％，余量为Co；/n合金经过真空+电渣冶炼以及常规锻造、热轧及冷轧,冷轧中间退火温度1150℃～1230℃，保温时间1～5分钟；冷轧成品后采用850℃～1080℃温度的退火，保温时间1～5分钟；中间及成品冷轧变形量控制在15％～45％；冷轧中间及成品退火在纯氢气保护的光亮连续退火炉进行，获得强韧性匹配良好的高强高塑性合金带箔材。/n

【技术特征摘要】
1.一种高强高塑性的钴基高温合金带箔材，其特征在于，组分质量百分比为：C：0.05％～0.15％，Cr：19.0％～21.0％，Ni：9.0％～11.0％，Mn：1.0％～2.0％，W：14.0％～16.0％，Fe：≤3％，Mo：0.2％～1.0％，Si：≤0.40％，P：≤0.04％，S:≤0.03％，余量为Co；
合金经过真空+电渣冶炼以及常规锻造、热轧及冷轧,冷轧中间退火温度1150℃～1230℃，保温时间1～5分钟；冷轧成品后采用850℃～1080℃温度的退火，保温时间1～5分钟；中间及成品冷轧变形量控制在15％～45％；冷轧中间及成品退火在纯氢气保护的光亮连续退火炉进行，获得强韧性匹配良好的高强高塑性合金带箔材。


2.根据权利要求1所述的高强高塑性的钴基高温合金带箔材，其特征在于，组分质量百分比为：C：0.08％～0.12％，Cr：19.0％～20.0％，Ni：10.0％～10.6％，W：14.5％～15.5％，Mn：1.0％～2.0％，Fe：1.5％～2.8％，Mo：0.2～0.8％，Si：≤0.40％，P：≤0.04％，S:≤0.03％，Co余量。


3.一种权利要求1所述的高强高塑性的钴基高温合金带箔材制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)合金冶炼：根据合金的组分及质量百分比为C：0.05％～0.15％，Cr：...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛永吉，张志伟，安宁，高杨，魏然，田建军，李振瑞，章清泉，张荣，
申请(专利权)人：北京北冶功能材料有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11